Moelle épinière : anatomie et physiologie

Rédigé et vérifié par le psychologue Sergio De Dios González

Écrit par Carolina López De Luis

Dernière mise à jour : 27 décembre, 2022

La moelle épinière fait partie du Système Nerveux Central (SNC) tout comme l’encéphale. Elle s’étend du trou occipital du crâne jusqu’à la première vertèbre lombaire approximativement.

31 nerfs spinaux sont connectés le long de la moelle épinière. Cette dernière est composée d’un noyau de matière grise où se trouvent les corps neuronaux, qui sont à leur tour entourés de substance blanche où se trouvent les axones. Curieusement, la distribution de la matière grise et de la substance blanche dans la moelle épinière est opposée à celle du cerveau. D’autre part, les vertèbres agissent en tant qu’éléments protecteurs de la moelle épinière, en soutenant les ligaments, les méninges et le liquide céphalo-rachidien.

Les fonctions de la moelle épinière sont variées. D’une part, elle se charge de recevoir et de traiter (de manière superficielle) l’information sensorielle, et d’autre part d’envoyer l’information motrice du cerveau. Ses fonctions sont cruciales et d’importance vitale. Une lésion peut provoquer des effets graves tels que la paralysie au niveau moteur ou la perte de sensibilité.

La matière grise

La matière grise, contrairement à celle qui se trouve dans le cerveau, se situe dans la partie intérieure de la moelle épinière. C’est le lieu où se trouvent tous les corps neuronaux et où l’information est traitée. Elle est configurée en différents rameaux : ventral, dorsal, latéral et intermédiaire.

• Rameau dorsal : il se charge de l’information sensitive.
• Zone intermédiaire : c’est le lieu où se trouvent les inter-neurones qui relient les neurones les uns aux autres, ce sont en fait des neurones d’association.
• Rameau latéral : il se situe uniquement au niveau thoracique et lombaire. Il se charge de l’homéostasie du corps, en régulant le système nerveux autonome.
• Rameau ventral : il se charge de l’information motrice.

De plus, au sein de cette matière grise, on trouve divers noyaux dotés de fonctions différentes :

• I-IV : responsables des sensations extéroceptives. Ils enregistrent les sensations qu’ils reçoivent de stimulations externes telles que la lumière par exemple.
• V-VI : chargés des sensations proprioceptives. Ils informent sur les stimulations générées de manière interne.
• VIII : il prend la relève entre le mésencéphale et le cervelet. C’est le lieu où les neurones provenant du mésencéphale prennent le relais pour se diriger vers le cervelet et inversement.
• IX : c’est la principale aire motrice. C’est le lieu où les corps neuronaux descendants qui proviennent du cortex moteur dirigent les pulsions du mouvement.
• X : noyau qui entoure le conduit central et contient les neurones du soutien et du support.

La matière grise de la moelle épinière est le lieu où s’effectue le relais de l’information motrice et sensorielle principalement, mais elle doit être capable de porter un jugement rapide sur l’information avant même que celle-ci n’atteigne sa destination. Ce jugement est nécessaire pour activer le mécanisme des réflexes dans les situations d’urgence, telles que la réception d’un stimulus très douloureux.

La substance blanche

La substance blanche de la moelle épinière est le lieu où se trouvent les fibres (appelés axones) qui envoient l’information aussi bien ascendante que descendante. Leur principale fonction est donc d’envoyer l’information. De la même manière que la matière grise, la substance blanche se divise en plusieurs parties appelées colonnes :

• Colonne dorsale : celle qui envoie l’information somatique.
• Colonne ventrale et latérale : ce sont les voies efférentes qui se chargent d’envoyer l’information depuis l’encéphale jusqu’aux muscles. Elles font partie du système moteur.

Au sein de la substance blanche, il existe différentes voies, ascendantes et descendantes. Ces voies prennent le nom des deux structures entre lesquelles l’information circule et chacune des voies envoie une information différente.

• Le faisceau cunéiforme : il se charge du toucher et du mouvement des mains.
• Le faisceau spinocérébelleux antérieur et postérieur : il est responsable des mouvements inconscients provenant des muscles, des articulations, de la peau et des tissus sous-cutanés.
• Le faisceau spino-olivaire : bien que ce faisceau ait été localisé, sa fonction n’est pas encore connue avec exactitude.
• Le faisceau spino-thalamique latéral : il est responsable des sensations et douleurs et des sensations thermiques.
• Le faisceau spino-tectal : il est lié à l’information afférente pour les réflexes spino-visuels.
• Le faisceau spino-thalamique antérieur : il est lié au toucher léger et à la pression.
• Le faisceau cortico-spinal antérieur et latéral : il confère agilité et rapidité aux mouvements.
• Le faisceau tecto-spinal : il participe aux mouvements associés aux stimulations visuelles.
• Le faisceau vestibulo-spinal : il est chargé de maintenir l’équilibre.
• Le faisceau olivo-spinal : il influence l’activité et les neurones moteurs.
• Le faisceau rubro-spinal : il inhibe l’activité des muscles extenseurs.

Ainsi, la substance blanche de la moelle épinière se charge de la transmission de l’information motrice et sensorielle dans un large éventail de mouvements et de sensations qui communiquent au travers d’aires multiples.

Voies ascendantes (sensorielles)

Les voies ascendantes, comme l’indique leur nom, se chargent d’envoyer l’information recueillie par les stimulations externes (information extéroceptive) ou les stimulations internes (proprioceptive) vers le cortex cérébral où s’effectuera un traitement plus profond de l’information. Une grande partie des voies ascendantes prennent le relais dans le thalamus, à l’exception des stimulations olfactives qui se dirigent directement vers le bulbe-olfactif.

Ces voies sont ascendantes, centripètes, naissent de la périphérie et fournissent l’information aux centres supérieurs. Certaines des fibres nerveuses servent à relier différents segments de la moelle épinière, tandis que d’autres progressent de la moelle aux centres supérieurs et connectent ainsi la moelle épinière à l’encéphale. Elles conduisent l’information qui peut arriver ou non jusqu’à la conscience.

Dans sa forme la plus simple, la voie qui atteint la conscience est composée de trois neurones, mais certaines voies afférentes en utilisent davantage voire un nombre plus réduit. De nombreux neurones présents dans les voies ascendantes se ramifient et d’autres participent à l’activité musculaire dite réflexe.

Ces voies sont celles qui conduisent l’information depuis les récepteurs somatiques. Il existe deux grandes voies :

• La voie nociceptive qui conduit l’information de la douleur et de la température.
• La voie mécanique qui conduit l’information du toucher superficiel et profond, la proprioception et la vibration.

Voies descendantes (motrices)

Les voies pyramidales sont les voies nerveuses descendantes (motrices) qui passent par les pyramides. Elles sont chargées du mouvement volontaire rapide, agiles, fin et précis. Les neurones impliqués dans l’envoi de l’information pour effectuer un mouvement sont au nombre de trois. Le circuit est le suivant :

• Neurone 1 : neurone situé dans le cortex pré-central et pré-moteur.
• Neurone 2 : il n’existe pas toujours dans la voie. C’est un inter-neurone.
• Neurone 3 : il est situé dans la partie antérieure de la moelle épinière.

Toutes les voies pyramidales présentent une certaine contre-latéralité, ce qui signifie qu’une lésion dans le cortex moteur droit provoquera une lésion dans la partie gauche du corps par exemple.

La voie extrapyramidale se charge des mouvements involontaires, elle provient d’une structure sous-cortical qui voyage jusqu’à la moelle épinière. Cette voie régule l’exécution des mouvements involontaires (marche, posture, tonus musculaire, niveau d’alerte, conduite instinctive). Contrairement au système pyramidal, elle ne débute pas dans le cortex cérébral mais dans des structures sous-corticales variées.

Une autre fonction essentielle des voies motrices descendante est de moduler les circuits réflexes au sein de la moelle épinière. L’adaptabilité des réflexes peut changer selon le contexte comportemental puisque parfois, le bénéfice (la force) voire même le sens (extension ou flexion) d’un réflexe doit être modifié pour que le mouvement s’adapte aux circonstances. Les voies descendantes sont responsables du contrôle de ces variables.

Réflexes de la moelle épinière

Nous réalisons certains mouvements de manière inconsciente, avant même que l’information sensorielle liée au stimulus provoquant le mouvement n’atteigne le cerveau. On nomme ces mouvements des réflexes. Le fait d’éloigner sa main d’une source douloureuse (un briquet), ou de fermer les yeux en entendant un bruit très fort sont de bons exemples ; nous ne les contrôlons pas.

Le réflexe est le circuit le plus simple du système nerveux. Il débute au niveau des récepteurs, qui sont des structures qui transforment l’énergie du stimulus en un signal électrique dans les nerfs périphériques afférents qui conduisent les impulsions au centre intégrateur : l’inter-neurone. L’information passe ensuite par les neurones moteurs efférents afin que l’effecteur (le muscle), puisse réaliser le mouvement réflexe.

Ces mouvements s’effectuent grâce à l’arc réflexe. Le soma (ou corps cellulaire) du neurone se trouve dans le ganglion de la racine postérieure, en passant par la dorsale, où il communique avec l’inter-neurone, qui est le neurone d’association qui intègre l’information et la transfert au neurone moteur dans le rameau ventral afin de sortir par la racine ventrale et de diriger l’influx nerveux au muscle pour déclencher sa contraction.